超重力技术通过转子旋转形成离心力场而模拟产生超重力环境,在该环境下液体处于剧烈的湍动状态,从而使传质效率显著提升。该技术对于气-液传质受限的过程展现出独特的优势,并在多种水处理工艺中得以应用,取得了良好的效果。对超重力技术在有机废水和含氨废水处理、“三废”治理、水脱氧和海水淡化等工业水处理领域中的应用进行了综述,并对该技术的特点和在水处理领域的应用前景进行了述评。
厌氧氨氧化(Anammox)是一种环境友好的新型生物脱氮技术。但是,Anammox菌世代时间长、环境敏感度高,导致Anammox工艺启动周期过长,致使其工业化进程滞缓。一些强化技术可加快Anammox启动进程并提高其运行效能,促进Anammox研究在广度和深度上的发展。介绍了外加电场、磁场、超声波以及添加Fe元素、氧化石墨烯等Anammox工艺强化技术,从强化效果和可能的机理等方面对已取得的成果进行论述,并指出该强化技术未来的应用前景和研究方向。
介绍了微生物胞外聚合物(EPS)组成、EPS的絮凝性能、吸附性能及生物降解性,简述了EPS的提取及制备过程。结合EPS在给水处理、污水处理及污泥处理中的潜在应用,分析了使用EPS的优越性和局限性。最后展望了EPS作为生物絮凝剂、吸附剂在水处理领域里的应用前景和发展方向。
煤气化废水是煤气化过程中产生的废水,具有污染物浓度高、有毒、难降解等水质特点。从高浓度煤气化废水处理工艺的物化预处理、生化处理和深度处理三个环节介绍了煤气化废水处理技术的研究现状,并着重分析各处理技术的优缺点和在应用中存在的问题。展望了煤气化废水处理技术的未来研究方向,即脱酚和蒸氨工艺的优化、膜生物反应器强化工艺及膜技术深度处理的进一步研究,为解决煤气化废水治理难题提供借鉴和参考。
以尿素为改性剂,采用溶胶-凝胶法在玻璃纤维网上制备固定膜氮改性TiO2催化剂。研究了焙烧温度对催化剂样品的影响。结果表明,不同温度(甚至焙烧温度达到800℃时)焙烧的样品均为锐钛矿型TiO2。氮改性抑制了TiO2从锐钛矿型向金红石型的转变。经400℃和500℃焙烧的氮改性催化剂发生了明显的红移现象。TiO2改性是由取代性N和聚合敏化物共同作用的结果。N-TiO2降解布洛芬的催化活性受晶粒大小、对紫外光响应和可见光不同响应的共同影响。最佳焙烧温度为500℃。
通过制备一定比例的零价铁-碳-铜(MFe-C-Cu)混合填料,耦合A2O生化工艺处理集中式混合化工废水,进行3个月的连续流中试试验。结果表明:当集中式化工废水处理厂进水水质满足该厂接管标准即COD≤500 mg/L,NH3-N≤50 mg/L,TN≤80 mg/L,MFe-C-Cu耦合水解酸化对于有机氮氨化率提高15%以上,最终出水主控指标满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918-2002)一级A标准,相比较原出水水质,COD去除率提高10%,NH3-N去除率提高20%,TN去除率提高10%以上。
以某焦化厂好氧池进水为研究对象,向好氧生化池中投加自行研制的菌剂,考察菌剂强化系统相比对照生化系统对COD、氰化物、总氮的去除效果。结果表明,菌剂强化系统相比对照生化系统出水COD、氰化物、总氮的平均去除率分别提高了16.1%、12.3%、12.2%;菌剂强化系统中污泥的脱氢酶活性及比耗氧速率均高于对照生化系统,菌剂强化系统微生物种类为18种,相比对照生化系统中微生物的丰富度明显提升。
对页岩气压裂返排废水进行了混凝处理,研究了聚合氯化铝、硫酸亚铁等不同混凝剂对压裂返排废水COD的去除效果,考察了pH、混凝剂投加量和助凝剂投加量对COD去除率的影响。结果表明:在复配混凝剂为硫酸亚铁和聚合氯化铝(质量比为1∶1),混凝剂投加量为12 000 mg/L,pH为8.5,助凝剂投加量为10 mg/L的最佳混凝处理条件下,压裂返排废水的COD去除率为62.49%,出水COD由1 984.32 mg/L降至744.32 mg/L。
以增塑剂废水为研究对象,采用“预处理+树脂吸附+硫酸盐还原相UASB+微氧曝气+产甲烷相UASB+生物接触氧化+混凝沉淀”的集成工艺,研究该集成工艺的处理效果。结果表明:树脂吸附系统对COD和邻苯二甲酸的去除率分别为98.65%和96.59%,集成工艺出水COD为62~122 mg/L,NH3-N为5.8~9.6 mg/L,SS为19~45 mg/L,出水水质满足《污水综合排放标准》(GB 8978-1996)一级标准。该集成工艺可以有效回收邻苯二甲酸,削减废水中的有机物和氨氮含量。
采用电化学测试方法研究了再生水用于循环冷却水时对不锈钢腐蚀特性的影响,通过测定弱极化区极化曲线、交流阻抗谱(EIS)和点蚀电位对比分析了TJH-3型缓蚀阻垢剂的缓蚀效果并阐述了其缓蚀原理。研究表明,不加缓蚀阻垢剂不锈钢腐蚀初期钝化膜逐渐发展并于约12 h达到稳定,稳定后平均腐蚀速率极低(约为0.000 15mm/a),但具有较大点蚀倾向。加入TJH-3型缓蚀阻垢剂后钝化膜增长明显增快,膜电阻增大,点蚀倾向显著降低。同时,点蚀电位测试结果表明此复配药剂中各组分对于不锈钢点蚀抑制具有协同作用。
以活性炭为载体制备了负载Cu、Zn、Ni、Mn氧化物为活性成分的粒子电极,并应用于农药生产混合废水的预处理。通过对比实验发现负载Mn氧化物活性炭粒子电极对农药生产混合废水中有机物的降解催化效果最好,反应2 h后COD去除率最高达到49.5%。探讨了Mn氧化物负载活性炭粒子电极预处理农药生产混合废水的最佳工艺条件。实验显示在pH为3,槽电压为18 V和辅助电解质Na2SO4浓度为0.09 mol/L的条件下反应2 h后COD去除率最高达到59.5%。采用一级反应动力学方程对Mn氧化物负载活性炭粒子电极预处理农药生产混合废水的反应过程进行拟合,结果表明降解过程较好地符合一级反应动力学方程。
以果胶为稳定剂,制备果胶稳定的纳米级零价铁材料,进行试验,以期得到最佳反应条件,并进行动力学研究。结果表明,当果胶投加量为0.6 g/L,果胶-nZVI投加量为0.12 g/L,pH条件为5.5,环境温度为25℃时,反应60 min后Cr(Ⅵ)的去除率可达98.3%,反应可用伪一级反应动力学模型来描述。通过ln(C/C0)对t作图进行曲线拟合,可以得到表观速率常数kobs=0.013 2 min-1和相关系数R2=0.835 1,证明ln(C/C0)与t呈较为良好的线性关系。
食品酵母发酵废水经过厌氧膨胀颗粒污泥床(EGSB)-好氧膜生物反应器(MBR)组合工艺处理后,有机物含量依然较高,需要进一步深度处理。对比考察了污泥基活性炭(SAC)吸附、单独臭氧氧化与SAC催化臭氧氧化三种工艺对MBR出水的深度净化效能,并通过紫外光谱分析来确定有机污染物的变化情况。实验结果表明,SAC催化臭氧氧化工艺对有机物的去除效率明显优于单独臭氧氧化,尤其在反应初期较为明显。紫外光谱分析结果表明SAC催化臭氧氧化工艺对废水中芳香族化合物、具有共轭双键的有机物及色度具有良好的去除效果。
针对城市污水中重金属离子短期超标影响污水生物处理系统正常运行的问题,采用好氧颗粒污泥SBR反应器,研究了不同浓度Mn(Ⅱ)短期冲击下对好氧颗粒污泥污染物去除性能、外观结构和微生物活性的影响。试验结果表明,好氧颗粒污泥受不同浓度Mn(Ⅱ)10 d的冲击后,COD去除率受Mn(Ⅱ)影响较小,Mn(Ⅱ)会轻微促进AGS对TN的去除。Mn(Ⅱ)分别为0.5、1.0、3.0 mg/L可提高好氧颗粒污泥的活性,在相应浓度的冲击下SOUR分别提高16.0%、108.5%、51.8%,TTC-ETS分别提高了7.7%、112.4%、45.7%。5.0 mg/L Mn(Ⅱ)对SOUR和TTC-ETS的抑制率分别为13.8%和33.5%。
电镜扫描分析,交变磁场下聚合硫酸铁晶体颗粒尺寸明显比非磁化PFS要大,应该是由于磁结晶效应。采用红外光谱、X射线衍射,确定了磁化作用并没有使PFS形成新羟基键化合物,排除其结构上的差异。而通过紫外光谱分析发现,磁化作用使Fe(c)含量减小,推断在交变磁场作用下,使得Fe3+水合离子化合物的束缚力增强,抑制Fe3+进一步生成Fe(c)这类高聚态化合物,从而使Fe(a)、Fe(b)这类低聚态铁离子水合化合物含量增多。
以天冬氨酸(ASP)、2-氨基乙磺酸(AESA)、氢氧化钠等为原料制备了一种无磷环保型阻垢剂聚天冬氨酸共聚物(PASP-AESA-ASP),采取静态阻垢法考察了其阻磷酸钙垢性能,用扫描电子显微镜观察了加入聚天冬氨酸共聚物后形成的磷酸钙形貌。实验结果表明,聚天冬氨酸共聚物阻磷酸钙垢的性能明显高于聚天冬氨酸,在加药量为6 mg/L时,比聚天冬氨酸的阻垢率提高了86%;对不同磷酸钙离子浓度的阻垢率也均有很好的效果,在加药量为14 mg/L时,聚天冬氨酸共聚物的阻垢率均达到了91%以上,当PO43-为10 mg/L时其阻垢率达到了95.2%。
采用溶胶-凝胶法制备了不同比例的CdxZn1-xS光催化剂(x分别为0、0.2、0.4、0.6、0.8、1),利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、红外光谱等分析手段对材料的结构和光学特性等进行了表征。研究了不同物质的量比的CdxZn1-xS光催化剂对甲基橙(MO)、亚甲基蓝(MB)和罗丹明B(RhB)这3种染料的催化降解性能。结果表明:所制备的材料对3种染料均具有较高的催化活性,其中Cd0.6Zn0.4S的催化活性最高,有机污染物均在1 h内被完全降解,同时其具有极好的重复使用性,连续降解5次的降解率均在90%以上。
针对冷轧废水深度处理后进一步回用的需求,采用中试人工湿地系统对二级处理后的冷轧废水进行深度再生处理,降低污染物浓度,使其回用于生产过程。试验结果表明:人工湿地系统对浊度、COD、TP、TN有良好的去除效果,出水满足钢铁企业回用水质要求。重点针对含氮污染物转化规律及去除机理进行分析,为提高人工湿地系统的脱氮效果提供依据。
组建了两个平行的生态滤池用于净化校园生活污水,对比研究了滤料差异而产生的不同净化特性和机理。实验结果表明:竹丝/陶粒复合滤料生态滤池对氨氮、总氮、总磷的平均去除率分别达到了89.5%、90.5%、93.7%。相比于单一滤料生态滤池而言,复合滤料生态滤池内具有更复杂的生态系统、更丰富的根系和更多的生物种群量以及良好的耦合效应,导致复合滤料生态滤池具有比单一滤料滤池更好的除磷脱氮效果。
以模拟生活污水为对象,研究SRT分别为10、15、20、25 d的情况下,SBR系统对COD、NH4+-N、HA和Cu2+的去除效果以及TTC-ETS的变化。试验结果表明:SRT为20 d时,SBR系统处理含有10 mg/L HA和2 mg/L Cu2+的模拟生活污水效果较好,此时COD、NH4+-N、HA、Cu2+去除率分别为92.65%、99.42%、96.98%、95.55%。SRT的变化并未明显改变TTC-ETS的趋势,呈现出先下降再上升最后下降的变化。与空白组相比,试验组的TTC-ETS受到HA和Cu2+的抑制。在单周期内0、2、4、6、8、10 h TTC-ETS的抑制率分别为26.13%、76.39%、79.50%、79.61%、49.59%、39.31%。
针对海水的高盐浓度压舱水,采用阶段挂膜启动A/O生物滤池工艺处理。高盐环境下,考察了盐质量浓度为33 g/L左右时反应器的低温生物强化过程,不同运行条件(滤速、回流比、气水比)下反应器中有机物和氨氮的降解情况,探讨了滤池反冲洗对处理效果的影响。结果表明,滤池最佳回流比、气水比分别为3∶1,最经济滤速为1.5 m/h。反应器的COD、NH3-N及TN出水水质可满足国家一级A出水标准。
针对海上低渗油田注水水质不达标问题,通过理论分析和室内实验的方法,从储层伤害机理、固相颗粒浓度、粒径中值、含油量和配伍性等方面开展了注水水质对储层影响的实验研究,并依据企业标准对渤中25油田的水质控制指标进行了优化设计。研究结果表明,水质伤害储层的重点在悬浮固体含量、粒径中值和含油量,当二者共存时将加重伤害程度;为最大限度地降低伤害程度,优化设计渤中25油田的有效注水水质控制指标为:悬浮颗粒粒径中值为1~2 μm,悬浮颗粒质量浓度为1~3 mg/L,含油为5~10 mg/L,伤害率控制在20%~40%,实现低渗油田的有效注水开发。
在盐酸介质条件下,I-被亚氯酸根氧化成I2,I2再与过量的I-形成阴离子I3-。体系中带正电荷的吖啶橙(AO)与I3-在静电力的作用下形成缔合物微粒,导致体系的共振散射强度增强,据此建立了一种用共振散射光谱法测定水中亚氯酸根的新方法。研究了碘化钾和AO用量等因素对体系的影响,优化了实验条件。在最佳实验条件下,亚氯酸根质量浓度在7.18×10-4~0.114 mg/L范围内与ΔIRS呈良好的线性关系。该方法的线性方程为ΔIRS=870.39ρ+9.273 9,相关系数(R2)为0.992 7,检出限(3σ)为1.8×10-4 mg/L。
某颜料企业在颜料生产过程中产生的工艺废水具有高色度、高有机物含量、高悬浮物、高盐度、难生物降解等特征。其有机成分中含有大量的苯胺类物质。利用苯胺高效降解菌的生物强化作用结合混凝沉淀、催化氧化和碳滤组合工艺处理该企业废水。运行结果表明,该工艺运行稳定,出水水质达到《污水综合排放标准》(GB 8978-1996)一级标准。
采用生化、反渗透(RO)和三效蒸发器组合工艺,对某企业有机废水进行深度处理,首先通过混凝沉淀、生化处理去除部分有机物和氨氮等污染物,然后利用RO系统去除剩余的有机物和盐分等,最后采用三效蒸发器对RO系统浓水进行蒸发浓缩。运行结果表明,出水水质可满足企业生产工艺用水水质要求,并达到零排放的目的。
针对合成革废水COD高、TN高的特点,采用“气浮+UASB+缺氧+接触氧化”组合工艺对合成革综合废水进行处理,出水达到了《污水综合排放标准》(GB 8978-1996)中的一级标准,其中COD、BOD5去除率分别达到了98.1%、99.1%。当内循环比为200%、接触氧化池出水溶解氧为2.0 mg/L时,在各项指标达标的前提下,系统出水氨氮含量最低。
兰州市某高校医学院以兰州市自来水为水源,采用预处理+二级反渗透(RO)+连续电除盐技术(EDI)+后处理的膜集成技术制取药用超纯水。运行结果表明,采用二级RO+EDI的膜集成技术制取药用超纯水是可行的,产品水达到分析实验室用水国家标准(GB/T 6682-2000)和中国药典(2010版)纯化水标准。
从节能、防冻、优化操作等方面讲述独山子石化炼油厂对凝结水系统的回收改造,一方面将凝结水代替新水工质补入循环水场,降低了全厂新水的需求量;另一方面将凝结水并入热水系统,替换除氧水补水,同时对热量进行二次利用。通过对水汽系统联运联控摸索的不断调整,整合了全厂公用工程资源,达到了节能减排的目的。